Robot Bipedal yang Menggabungkan Berjalan dan Terbang untuk Menavigasi Medan Kasar

Sebuah robot bipedal yang menggabungkan berjalan dan terbang untuk menciptakan jenis lokomosi baru dikembangkan oleh peneliti di Caltech. Kombinasi baru ini memungkinkan robot untuk melakukan gerakan kompleks.

Robot ini adalah campuran antara robot berjalan dan robot terbang, dan disebut LEONARDO, atau LEO untuk singkat. Ia dapat berjalan di atas tali, melompat, dan mengendarai skateboard.

Robot ini dikembangkan oleh tim di Pusat Sistem dan Teknologi Otonom Caltech (CAST), dan ini adalah robot pertama yang menggunakan kaki multi-joint dan propeler berbasis pendorong untuk mencapai kontrol atas keseimbangannya.

Penelitian ini dipublikasikan pada 6 Oktober di Science Robotics.

Soon-Jo Chung adalah penulis koresponden dan Profesor Bren di Aerospace dan Control dan Sistem Dinamis.

“Kami mengambil inspirasi dari alam. Pikirkan tentang cara burung dapat mengepak dan melompat untuk menavigasi saluran telepon,” kata Chung. “Sebuah perilaku kompleks namun menarik terjadi ketika burung bergerak antara berjalan dan terbang. Kami ingin memahami dan belajar dari itu.”

“Ada kesamaan antara cara manusia mengenakan setelan jet mengontrol kaki dan kaki mereka saat mendarat atau lepas landas dan cara LEO menggunakan kontrol terdistribusi propeler berbasis pendorong dan sendi kaki,” tambah Chung. “Kami ingin mempelajari antarmuka berjalan dan terbang dari sudut pandang dinamika dan kontrol.”

https://www.youtube.com/watch?v=DhpMlI8jb5o&t=5s

Robot Bipedal

Robot bipedal menggunakan gerakan seperti manusia untuk menavigasi medan nyata, dan gerakan ini dapat mencakup berlari atau melompat. Namun, medan kasar sering membuat sulit hal ini terjadi. Robot terbang dapat dengan mudah menavigasi medan kasar yang sama dengan terbang di atasnya, tetapi mereka juga terhambat oleh konsumsi energi yang tinggi selama penerbangan dan kapasitas payload yang terbatas.

Kyunam Kim adalah peneliti postdoctoral di Caltech dan co-penulis utama makalah ini.

“Robot dengan kemampuan lokomosi multimodal dapat bergerak melalui lingkungan yang menantang lebih efisien daripada robot tradisional dengan beralih antara cara gerakan yang tersedia. Secara khusus, LEO bertujuan untuk menjembatani kesenjangan antara dua domain yang berbeda dari lokomosi udara dan bipedal yang tidak biasanya terkait dalam sistem robotik yang ada,” kata Kim.

Mengembangkan Gerakan Hibr

Peneliti mencoba mengatasi ini dengan mengandalkan gerakan hibrida yang berada di antara berjalan dan terbang. LEO memiliki kaki yang ringan yang mengurangi stres pada pendorongnya dengan mendukung sebagian besar berat.

Patrick Spieler adalah co-penulis utama makalah ini.

“Berdasarkan jenis hambatan yang perlu dilintasi, LEO dapat memilih untuk menggunakan berjalan atau terbang, atau menggabungkan keduanya sesuai kebutuhan. Selain itu, LEO dapat melakukan manuver lokomosi yang tidak biasa yang bahkan pada manusia memerlukan penguasaan keseimbangan, seperti berjalan di atas tali dan skateboard,” kata Spieler.

LEO memiliki tinggi 2,5 kaki dan memiliki dua kaki dengan tiga sendi yang diaktifkan, serta empat pendorong propeler yang dipasang pada sudut di bahu robot. Propeler LEO membantu menjaga keseimbangan saat berjalan, dan aktuator kaki mengubah posisi kaki untuk menggerakkan pusat massa robot ke depan, yang dilakukan melalui penggunaan kontrol berjalan dan terbang yang sinkron. Ketika LEO terbang, ia beroperasi seperti drone dan hanya menggunakan propeler.

Elena-Sorina Lupu adalah mahasiswa pascasarjana di Caltech dan co-penulis makalah ini.

“Karena propeler, Anda dapat menekan atau menyentuh LEO dengan kekuatan yang cukup besar tanpa benar-benar menumbangkan robot,” kata Lupu.

Tim akan segera meningkatkan kinerja LEO dengan mengembangkan desain kaki yang lebih kaku yang dapat mendukung lebih banyak berat, dan mereka juga akan meningkatkan gaya dorong propeler. Tujuan lainnya adalah membuat LEO lebih otonom dan mengembangkan algoritma kontrol pendaratan drone yang baru.

“Saat ini, LEO menggunakan propeler untuk menjaga keseimbangan saat berjalan, yang berarti menggunakan energi dengan tidak efisien. Kami berencana untuk meningkatkan desain kaki untuk membuat LEO berjalan dan menjaga keseimbangan dengan bantuan minimal propeler,” kata Lupu.